新型数字助听器可通过编程放大某些特定频率,还能配合佩戴者的独特听力需求进行调整,协助其适应某些听说环境。本文介绍如何为越来越小越复杂的助听器设计合适的无线充电解决方案。
助听器是一种小型的穿戴式电子装置,能放大声音以协助听力受损的人。过去的20-30年间,助听(hearing aid)技术一直在不断改善中。例如,相较于更便宜的旧式类比电路型助听器,更精密复杂的新型数字助听器可通过编程放大某些特定频率。
此外,数字助听器还能经由调整以满足佩戴者个人的独特听力需求,协助其适应某些听说环境,还能够编程为专注于来自特定方向的声音。这些功能使助听器比简单的声音放大装置更复杂。
根据美国国家听障和沟通障碍研究院(NIDCD)统计,年龄在18岁及以上的美国成年人(约3,750万人)中就有15%存在某种程度的听力问题。此外,美国国家卫生研究院(NIH)的资料也显示,美国助听器市场的销售量每年平均成长3%-4%,2014年的助听器销量超过300万个。目前,最流行的两种产品类型是耳背式(behind-the-ear;BTE)助听器和耳道式/耳内式接收器(RIC/RITE)助听器。
针对BTE或RIC/RITE型助听器,当今最常见的供电解决方案包括使用非充电式小型锌-空气(Zn-Air)主电池(0.9V至1.25V)。这种电池的化学组成中有极高的体积能量密度,因此可提供很长的运作时间,外形尺寸也很小巧。不过,锌-空气电池不能充电,每隔7到10天,用户就得更换电池。对于手指不灵巧、上了年纪的退休人士而言,频繁更换放在很小外壳中的小型电池尤其成问题。
相形之下,锂离子电池提供较可接收的运作时间,加上还可以充电,因此不需要频繁更换。然而,目前市场上并没有单晶片的电池充电解决方案。典型的助听器电子电路直接用单节锌-空气电池运作,而锂离子电池的输出电压大约是锌-空气电池的3倍。因此,基于锂离子电池的解决方案需要电池充电器和降压型稳压器来提供正确的电压,以便为助听器ASIC芯片供电。这种多IC解决方案的尺寸相对较大,而且会产生开关噪声/EMI,这对于敏感的音讯电路而言可能会是个问题。
采用可充电的镍氢金属(NiMH)电池供电是两全其美的解决方案。镍氢电池的电压输出几乎与锌-空气电池相同(因此无需增加降压稳压器),不仅可充电,而且外形尺寸与标准锌-空气电池相同,因而可实现外形尺寸小的助听器,使其成为一种非常有吸引力的选择。